JP3076337B1 - Ｂｇａ型ｉｃパッケージ - Google Patents
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/4805—Shape
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- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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-
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 電気的接続及び機械的接合の信頼性の高いＢ
ＧＡ型ＩＣパッケージを提供する。 【解決手段】 本ＢＧＡ型ＩＣパッケージは、はんだボ
ール３０の構成を除いて従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ
と同じ構成を備えている。はんだボール３０は、直径５
０μmから１０００μm以下であり、２３０℃以上２６０
℃以下の温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリ
マ等の有機樹脂からなる中心核として形成された球体３
２と、球体３２の全表面にわたり１μmから２０μm程度
の厚さで蒸着された密着金属殻３４と、更に、その上に
設けられた５μmから２０μm程度の厚さのはんだ金属殻
３６とを備えている。ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基
板との実装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨
張差により発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の
高弾性率により吸収され、はんだボールにクラックが入
ったり破壊したりすることがないので、はんだ接合の信
頼性が高い。
ＧＡ型ＩＣパッケージを提供する。 【解決手段】 本ＢＧＡ型ＩＣパッケージは、はんだボ
ール３０の構成を除いて従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ
と同じ構成を備えている。はんだボール３０は、直径５
０μmから１０００μm以下であり、２３０℃以上２６０
℃以下の温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリ
マ等の有機樹脂からなる中心核として形成された球体３
２と、球体３２の全表面にわたり１μmから２０μm程度
の厚さで蒸着された密着金属殻３４と、更に、その上に
設けられた５μmから２０μm程度の厚さのはんだ金属殻
３６とを備えている。ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基
板との実装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨
張差により発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の
高弾性率により吸収され、はんだボールにクラックが入
ったり破壊したりすることがないので、はんだ接合の信
頼性が高い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ型ＩＣパッ
ケージに関し、更に詳細には、実装基板に実装した際の
はんだ接合の信頼性の高いはんだボールを備えたＢＧＡ
型ＩＣパッケージに関するものである。
ケージに関し、更に詳細には、実装基板に実装した際の
はんだ接合の信頼性の高いはんだボールを備えたＢＧＡ
型ＩＣパッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気／電子機器の小型化に伴い、半導体
装置等の電子部品を実装基板上に実装する際の実装密度
を高めることが、重要になっている。実装密度を高める
手段の一つとして、従来のピン型ＩＣパッケージに代わ
って、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ )型ＩＣパッ
ケージが開発されている。
装置等の電子部品を実装基板上に実装する際の実装密度
を高めることが、重要になっている。実装密度を高める
手段の一つとして、従来のピン型ＩＣパッケージに代わ
って、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ )型ＩＣパッ
ケージが開発されている。
【０００３】ここで、図５を参照して、ＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージの構成を説明する。図５はＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージの構成を示す模式的断面図である。ＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージ１０は、ＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２を
載せた樹脂基板１４と、樹脂基板１４の下面に設けら
れ、ボンディングワイヤ１６を介してＩＣチップ１２の
電極と接続されたはんだボール１６とを備えている。は
んだボール１６は、はんだ金属のみで形成されている。
ＩＣチップ１２及びボンディングワイヤ１６は、封止樹
脂１８で封止されている。
ッケージの構成を説明する。図５はＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージの構成を示す模式的断面図である。ＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージ１０は、ＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２を
載せた樹脂基板１４と、樹脂基板１４の下面に設けら
れ、ボンディングワイヤ１６を介してＩＣチップ１２の
電極と接続されたはんだボール１６とを備えている。は
んだボール１６は、はんだ金属のみで形成されている。
ＩＣチップ１２及びボンディングワイヤ１６は、封止樹
脂１８で封止されている。
【０００４】ＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０を実装基板２
０上に実装する際には、図５に示すように、実装基板の
配線パターンのはんだランドにＢＧＡ型ＩＣパッケージ
１０のはんだボール１６を位置させ、溶融、固化するこ
とにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０を実装基板２０
に電気的及び機械的に接続している。
０上に実装する際には、図５に示すように、実装基板の
配線パターンのはんだランドにＢＧＡ型ＩＣパッケージ
１０のはんだボール１６を位置させ、溶融、固化するこ
とにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０を実装基板２０
に電気的及び機械的に接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＢＧＡ
型ＩＣパッケージのはんだボールは、ＢＧＡ型ＩＣパッ
ケージを実装基板にはんだ接合により実装したとき、或
いはその後に、はんだボールのクラックや破壊によっ
て、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板との電気的接続
及び機械的接合の信頼性が低下するという問題があっ
た。
型ＩＣパッケージのはんだボールは、ＢＧＡ型ＩＣパッ
ケージを実装基板にはんだ接合により実装したとき、或
いはその後に、はんだボールのクラックや破壊によっ
て、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板との電気的接続
及び機械的接合の信頼性が低下するという問題があっ
た。
【０００６】そこで、本発明の目的は、電気的接続及び
機械的接合の信頼性の高いＢＧＡ型ＩＣパッケージを提
供することである。
機械的接合の信頼性の高いＢＧＡ型ＩＣパッケージを提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】一般に、はんだボール
は、はんだ金属のみで形成されていて、ＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージの樹脂基板や実装基板と構成材料が異なるの
で、これらと異なった熱膨張率を有する。このため、Ｂ
ＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板とをリフロー装置に送
入してはんだボールを溶融させる際の加熱やその後の熱
履歴により、はんだボールには熱膨張率の差に起因する
変形の応力が生じるので、はんだボールにクラックが発
生する。本発明者は、樹脂や耐熱性シリコンゴムで作製
した球体を核とし、その周りをはんだ金属で被覆した構
成のはんだボールを着想し、実験を重ねて本発明を完成
するに到った。
は、はんだ金属のみで形成されていて、ＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージの樹脂基板や実装基板と構成材料が異なるの
で、これらと異なった熱膨張率を有する。このため、Ｂ
ＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板とをリフロー装置に送
入してはんだボールを溶融させる際の加熱やその後の熱
履歴により、はんだボールには熱膨張率の差に起因する
変形の応力が生じるので、はんだボールにクラックが発
生する。本発明者は、樹脂や耐熱性シリコンゴムで作製
した球体を核とし、その周りをはんだ金属で被覆した構
成のはんだボールを着想し、実験を重ねて本発明を完成
するに到った。
【０００８】上記目的を達成するために、本発明に係る
ＢＧＡ型ＩＣパッケージ（以下、第１の発明と言う）
は、ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂基板と、樹
脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイヤを介して
ＩＣチップの電極と接続されたはんだボールとを備える
ＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、はんだボールは、耐
熱性有機物からなる球体と、球体の球面を被覆する球面
被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被覆するはんだ金属殻
とを備え、球体と球面被覆金属殻との間に空隙部が形成
されていることを特徴としている。
ＢＧＡ型ＩＣパッケージ（以下、第１の発明と言う）
は、ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂基板と、樹
脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイヤを介して
ＩＣチップの電極と接続されたはんだボールとを備える
ＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、はんだボールは、耐
熱性有機物からなる球体と、球体の球面を被覆する球面
被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被覆するはんだ金属殻
とを備え、球体と球面被覆金属殻との間に空隙部が形成
されていることを特徴としている。
【０００９】本発明のＢＧＡ型ＩＣパッケージでは、は
んだボールが、熱膨張差によって発生する変形応力を、
耐熱性のシリコンゴム又はポリマ樹脂の高弾性率によっ
て吸収するので、はんだボールにクラックが入り、或い
は、破壊する等の不具合を防止できる。更に、耐熱性有
機物からなり弾性を有する球体と球面被覆金属殻との間
に空隙部が存在することにより、球面被覆金属殻とはん
だ金属殻とが中空の薄い金属層を形成するので、はんだ
ボール全体の弾性率がより高まる。
んだボールが、熱膨張差によって発生する変形応力を、
耐熱性のシリコンゴム又はポリマ樹脂の高弾性率によっ
て吸収するので、はんだボールにクラックが入り、或い
は、破壊する等の不具合を防止できる。更に、耐熱性有
機物からなり弾性を有する球体と球面被覆金属殻との間
に空隙部が存在することにより、球面被覆金属殻とはん
だ金属殻とが中空の薄い金属層を形成するので、はんだ
ボール全体の弾性率がより高まる。
【００１０】好適には、はんだボールの直径は、５０μ
m以上１０００μm以下である。また、球面被覆金属殻と
して、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等を使用し、
球体上に蒸着又はめっき形成することができる。
m以上１０００μm以下である。また、球面被覆金属殻と
して、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等を使用し、
球体上に蒸着又はめっき形成することができる。
【００１１】更に、球面被覆金属殻は、球体側から順に
形成された銅層及びニッケル層を備えることが好まし
い。この場合、銅層とはんだ金属殻とのとの間にニッケ
ル層が介在されるので、銅とはんだの合金化を阻止する
ことができ、使用時に最外周のはんだ金属殻が溶融して
球体から外れるという不具合を確実に防止できる。
形成された銅層及びニッケル層を備えることが好まし
い。この場合、銅層とはんだ金属殻とのとの間にニッケ
ル層が介在されるので、銅とはんだの合金化を阻止する
ことができ、使用時に最外周のはんだ金属殻が溶融して
球体から外れるという不具合を確実に防止できる。
【００１２】
【００１３】耐熱性有機物は、はんだ接合の際の温度、
例えば２３０℃以上３００℃以下の温度範囲で耐熱性が
有るかぎり、制約はなく、例えば耐熱シリコンゴム、耐
熱性プラスチック等を使用することができる。
例えば２３０℃以上３００℃以下の温度範囲で耐熱性が
有るかぎり、制約はなく、例えば耐熱シリコンゴム、耐
熱性プラスチック等を使用することができる。
【００１４】本発明のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボールは、熱膨張差により発生した変形応力がシリコン
ゴムや樹脂の高弾性率により吸収され、はんだボールに
クラックが入ったり破壊したりすることがない。特開平
１０−１６３４０４公報は、中心に銅球を有するはんだ
ボールの構成を示しているが、接合強度の記載のみであ
り、基板に実装した場合、銅球の表面のはんだが、剥が
れたりすることが明白である。本発明は、はんだボール
の中心に弾性体であるシリコンゴムやポリマ樹脂を有す
ることにより、はんだのクラックや破壊を防止すること
ができる。
ボールは、熱膨張差により発生した変形応力がシリコン
ゴムや樹脂の高弾性率により吸収され、はんだボールに
クラックが入ったり破壊したりすることがない。特開平
１０−１６３４０４公報は、中心に銅球を有するはんだ
ボールの構成を示しているが、接合強度の記載のみであ
り、基板に実装した場合、銅球の表面のはんだが、剥が
れたりすることが明白である。本発明は、はんだボール
の中心に弾性体であるシリコンゴムやポリマ樹脂を有す
ることにより、はんだのクラックや破壊を防止すること
ができる。
【００１５】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る別のＢＧＡ型ＩＣパッケージ（以下、第２の発明
と言う）は、ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂基
板と、樹脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイヤ
を介してＩＣチップの電極と接続されたはんだボールと
を備えるＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、はんだボー
ルは、耐熱性有機物からなる球体と、球体の球面を被覆
する球面被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被覆したはん
だ金属殻とを備えている小球はんだボールを集合してな
る球状のはんだボール集合体であり、球体と球面被覆金
属殻との間に空隙部が形成されていることを特徴として
いる。
に係る別のＢＧＡ型ＩＣパッケージ（以下、第２の発明
と言う）は、ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂基
板と、樹脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイヤ
を介してＩＣチップの電極と接続されたはんだボールと
を備えるＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、はんだボー
ルは、耐熱性有機物からなる球体と、球体の球面を被覆
する球面被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被覆したはん
だ金属殻とを備えている小球はんだボールを集合してな
る球状のはんだボール集合体であり、球体と球面被覆金
属殻との間に空隙部が形成されていることを特徴として
いる。
【００１６】好適には、小球はんだボールの直径は、１
０μm以上３０μm以下である。また、はんだボール集合
体の直径が、５０μm以上１０００μm以下であることも
好ましい態様である。
０μm以上３０μm以下である。また、はんだボール集合
体の直径が、５０μm以上１０００μm以下であることも
好ましい態様である。
【００１７】好適には、球面被覆金属殻は、耐熱性有機
物とはんだ金属との密着性を高める密着金属から構成す
ることができ、球面被覆金属殻を形成するには、密着金
属として、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等を使用
し、球体上に蒸着させる。はんだ金属殻は、球面被覆金
属殻を有する球体をはんだ金属の溶融槽に浸漬すること
により、球面被覆金属殻上にはんだ金属殻を形成する。
耐熱性有機物は、はんだ接合の際の温度、例えば２３０
℃以上３００℃以下の温度範囲で耐熱性が有るかぎり、
制約はなく、例えば耐熱シリコンゴム、耐熱性プラスチ
ック等を使用する。
物とはんだ金属との密着性を高める密着金属から構成す
ることができ、球面被覆金属殻を形成するには、密着金
属として、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等を使用
し、球体上に蒸着させる。はんだ金属殻は、球面被覆金
属殻を有する球体をはんだ金属の溶融槽に浸漬すること
により、球面被覆金属殻上にはんだ金属殻を形成する。
耐熱性有機物は、はんだ接合の際の温度、例えば２３０
℃以上３００℃以下の温度範囲で耐熱性が有るかぎり、
制約はなく、例えば耐熱シリコンゴム、耐熱性プラスチ
ック等を使用する。
【００１８】球面被覆金属殻は、球体側から順に形成さ
れた銅層及びニッケル層を備えることが好ましい。この
場合、銅層とはんだ金属殻とのとの間にニッケル層が介
在されるので、銅とはんだの合金化を阻止することがで
きる。
れた銅層及びニッケル層を備えることが好ましい。この
場合、銅層とはんだ金属殻とのとの間にニッケル層が介
在されるので、銅とはんだの合金化を阻止することがで
きる。
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係るＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の
ＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部であるはんだボールの構
成を示す断面図である。本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージは、はんだボール３０の構成を除いて従来のＢ
ＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備えている。本
実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボール３
０は、図１に示すように、直径が５０μmから１０００
μm以下であり、２３０℃以上３００℃以下の温度範囲
で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリマ等の有機樹脂か
らなる中心核としての球体３２と、球体３２の全表面に
わたり１μmから２０μm程度の厚さで蒸着された密着金
属殻３４と、更に、その上に設けられた５μmから２０
μm程度の厚さのはんだ金属殻３６とを備えている。
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係るＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の
ＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部であるはんだボールの構
成を示す断面図である。本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージは、はんだボール３０の構成を除いて従来のＢ
ＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備えている。本
実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボール３
０は、図１に示すように、直径が５０μmから１０００
μm以下であり、２３０℃以上３００℃以下の温度範囲
で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリマ等の有機樹脂か
らなる中心核としての球体３２と、球体３２の全表面に
わたり１μmから２０μm程度の厚さで蒸着された密着金
属殻３４と、更に、その上に設けられた５μmから２０
μm程度の厚さのはんだ金属殻３６とを備えている。
【００２１】はんだボール３０を形成するには、先ず、
球体３２を構成する樹脂を液状にて必要な量を抽出し、
表面張力により球を形成する。また、球体３２の成形金
型を製作し、樹脂を成形金型に注入し、球体３２に形成
する方法もある。更には、樹脂を針金状の線状体に形成
し、次いで、所定の樹脂量を有する長さに線状体を切断
し、上下の金型で押すように転がしながら擦り合わせ
て、球体３２を形成する方法もある。次いで、得た球体
３２を蒸着装置（図示せず）に入れ、球体３２を回転し
ながら密着金属の金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等
を蒸着する。最後に、はんだ金属溶融液に浸して、無電
解めっきやバレルめっき等の電解めっきを行う。
球体３２を構成する樹脂を液状にて必要な量を抽出し、
表面張力により球を形成する。また、球体３２の成形金
型を製作し、樹脂を成形金型に注入し、球体３２に形成
する方法もある。更には、樹脂を針金状の線状体に形成
し、次いで、所定の樹脂量を有する長さに線状体を切断
し、上下の金型で押すように転がしながら擦り合わせ
て、球体３２を形成する方法もある。次いで、得た球体
３２を蒸着装置（図示せず）に入れ、球体３２を回転し
ながら密着金属の金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等
を蒸着する。最後に、はんだ金属溶融液に浸して、無電
解めっきやバレルめっき等の電解めっきを行う。
【００２２】本実施形態例によると、はんだボール３０
が、熱膨張差によって発生する変形応力を、耐熱性のシ
リコンゴム又はポリマ樹脂から成る球体３２の高弾性率
で吸収するので、はんだボール３０にクラックが入り、
或いは、破壊する等の不具合が防止できる。
が、熱膨張差によって発生する変形応力を、耐熱性のシ
リコンゴム又はポリマ樹脂から成る球体３２の高弾性率
で吸収するので、はんだボール３０にクラックが入り、
或いは、破壊する等の不具合が防止できる。
【００２３】実施形態例２ 図２は、本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部
であるはんだボールの構成を示す断面図である。本ＢＧ
Ａ型ＩＣパッケージは、はんだボール５０の構成を除い
て従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備え
る。はんだボール５０は、直径（図２のＡ）が５０μm
から１０００μm程度であり、中心側から順に形成され
た球体５２、第１層密着金属殻５４、第２層密着金属殻
５８、及びはんだ金属殻５６を備える。
であるはんだボールの構成を示す断面図である。本ＢＧ
Ａ型ＩＣパッケージは、はんだボール５０の構成を除い
て従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備え
る。はんだボール５０は、直径（図２のＡ）が５０μm
から１０００μm程度であり、中心側から順に形成され
た球体５２、第１層密着金属殻５４、第２層密着金属殻
５８、及びはんだ金属殻５６を備える。
【００２４】球体５２は、２３０℃以上２９９℃以下の
温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリマ等の有
機樹脂からなる。第１層密着金属殻５４は、球体５２の
全表面にわたり１μmから２０μm程度の厚さで銅蒸着さ
れる。第２層密着金属殻５８は、第１層密着金属殻５４
上に０．５μmから３μm程度の厚さに施されるニッケル
めっきで形成される。はんだ金属殻５６は、第２層密着
金属殻５８上に５μmから２０μm程度の厚さに施され
る、無電解めっきやバレルめっき等の電解めっきで形成
される。
温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴム、ポリマ等の有
機樹脂からなる。第１層密着金属殻５４は、球体５２の
全表面にわたり１μmから２０μm程度の厚さで銅蒸着さ
れる。第２層密着金属殻５８は、第１層密着金属殻５４
上に０．５μmから３μm程度の厚さに施されるニッケル
めっきで形成される。はんだ金属殻５６は、第２層密着
金属殻５８上に５μmから２０μm程度の厚さに施され
る、無電解めっきやバレルめっき等の電解めっきで形成
される。
【００２５】はんだボール５０の形成工程では、先ず、
球体５２を構成する樹脂を液状にて必要な量を抽出し、
表面張力で球を形成する。球体５２は、実施形態例１と
同様に、成形金型を用いる等、他の方法で作製すること
ができる。
球体５２を構成する樹脂を液状にて必要な量を抽出し、
表面張力で球を形成する。球体５２は、実施形態例１と
同様に、成形金型を用いる等、他の方法で作製すること
ができる。
【００２６】次いで、作製した球体５２を蒸着装置に入
れ、球体５２を回転させながら密着金属の銅を蒸着し
て、球体５２の球面に第１層密着金属殻５４を形成す
る。更に、第１層密着金属殻５４にニッケルめっきを施
して第２層密着金属殻５８を形成した後、はんだ金属溶
融液に浸して第２層密着金属殻５８上に、無電解めっき
やバレルめっき等の電解めっきを施し、第２層密着金属
殻５８上にはんだ金属殻５６を形成する。
れ、球体５２を回転させながら密着金属の銅を蒸着し
て、球体５２の球面に第１層密着金属殻５４を形成す
る。更に、第１層密着金属殻５４にニッケルめっきを施
して第２層密着金属殻５８を形成した後、はんだ金属溶
融液に浸して第２層密着金属殻５８上に、無電解めっき
やバレルめっき等の電解めっきを施し、第２層密着金属
殻５８上にはんだ金属殻５６を形成する。
【００２７】例えば、銅製の第１層密着金属殻５４を無
くし、樹脂製の球体５２上にニッケル製の第２層密着金
属殻５８を直接に形成すると、銅を介在した場合に比し
てボール全体が硬くなり、中心に樹脂を有するはんだボ
ール５０の柔らかさが損なわれる。そこで、本実施形態
例のはんだボール５０では、材質が比較的柔らかい利点
と共に、電気伝導度が良好、コスト的に有利である等の
理由も考慮して、第１層密着金属殻５４を銅、または他
の同族金属から構成している。
くし、樹脂製の球体５２上にニッケル製の第２層密着金
属殻５８を直接に形成すると、銅を介在した場合に比し
てボール全体が硬くなり、中心に樹脂を有するはんだボ
ール５０の柔らかさが損なわれる。そこで、本実施形態
例のはんだボール５０では、材質が比較的柔らかい利点
と共に、電気伝導度が良好、コスト的に有利である等の
理由も考慮して、第１層密着金属殻５４を銅、または他
の同族金属から構成している。
【００２８】しかし、例えば、銅製の第１層密着金属殻
５４上にはんだ金属殻５６を直接に形成すると、銅が時
間経過と共にはんだと合金化し、銅部分が無くなる現象
が生じ、使用時に最外周のはんだ金属殻５６が溶融して
球体５２から外れるという不具合を生じるおそれがあ
る。
５４上にはんだ金属殻５６を直接に形成すると、銅が時
間経過と共にはんだと合金化し、銅部分が無くなる現象
が生じ、使用時に最外周のはんだ金属殻５６が溶融して
球体５２から外れるという不具合を生じるおそれがあ
る。
【００２９】本実施形態例では、第１層密着金属殻５４
とはんだ金属殻５６との間にニッケル製の第２層密着金
属殻５８を介在することにより、銅とはんだの合金化を
阻止して、上記不具合を防止している。また、第１層密
着金属殻５４が銅以外の金や銀等の同族金属から成る場
合にも、上記と同様、ニッケル製の第２層密着金属殻５
８を介在させることが必要である。
とはんだ金属殻５６との間にニッケル製の第２層密着金
属殻５８を介在することにより、銅とはんだの合金化を
阻止して、上記不具合を防止している。また、第１層密
着金属殻５４が銅以外の金や銀等の同族金属から成る場
合にも、上記と同様、ニッケル製の第２層密着金属殻５
８を介在させることが必要である。
【００３０】実施形態例３ 図３は、本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部
であるはんだボールの構成を示す断面図である。本ＢＧ
Ａ型ＩＣパッケージは、はんだボール６０の構成を除い
て従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備え
る。はんだボール６０は、実施形態例２とほぼ同様の構
成を備えるが、球体５２と第１層密着金属殻５４との間
に空隙部５９を備える点で実施形態例３と異なる。つま
り、はんだボール６０は、中心側から順に、球体５２、
空隙部５９、第１層密着金属殻５４、第２層密着金属殻
５８、及びはんだ金属殻５６を備える。
であるはんだボールの構成を示す断面図である。本ＢＧ
Ａ型ＩＣパッケージは、はんだボール６０の構成を除い
て従来のＢＧＡ型ＩＣパッケージ１０と同じ構成を備え
る。はんだボール６０は、実施形態例２とほぼ同様の構
成を備えるが、球体５２と第１層密着金属殻５４との間
に空隙部５９を備える点で実施形態例３と異なる。つま
り、はんだボール６０は、中心側から順に、球体５２、
空隙部５９、第１層密着金属殻５４、第２層密着金属殻
５８、及びはんだ金属殻５６を備える。
【００３１】本実施形態例においても、はんだボール６
０の直径（図３のＢ）が５０μmから１０００μm程度で
あり、球体５２と第１層密着金属殻５４との間の空隙部
５９が２μmから５μm程度の幅を有する。
０の直径（図３のＢ）が５０μmから１０００μm程度で
あり、球体５２と第１層密着金属殻５４との間の空隙部
５９が２μmから５μm程度の幅を有する。
【００３２】はんだボール６０の形成工程では、実施形
態例２とほぼ同様に、球体５２、第１層密着金属殻５４
及び第２層密着金属殻５８を形成してから、高温に維持
してボール全体を膨張させ、その後、ＲＴ（室温）程度
（例えば２５℃）に急速冷却することによって、球体５
２と第１層密着金属殻５４とを剥離させ、空隙部５９を
形成する。次いで、第２層密着金属殻５８上にはんだ金
属殻５６を形成する。上記ボール全体を膨張させる際の
高温は、はんだのリフロー可能温度が下限であり、球体
５２をなす樹脂の耐熱性をもとにした２９９℃〜２１０
℃が上限である。
態例２とほぼ同様に、球体５２、第１層密着金属殻５４
及び第２層密着金属殻５８を形成してから、高温に維持
してボール全体を膨張させ、その後、ＲＴ（室温）程度
（例えば２５℃）に急速冷却することによって、球体５
２と第１層密着金属殻５４とを剥離させ、空隙部５９を
形成する。次いで、第２層密着金属殻５８上にはんだ金
属殻５６を形成する。上記ボール全体を膨張させる際の
高温は、はんだのリフロー可能温度が下限であり、球体
５２をなす樹脂の耐熱性をもとにした２９９℃〜２１０
℃が上限である。
【００３３】本実施形態例によると、実施形態例１及び
２の効果に加え、弾性体である球体５２と第１層密着金
属殻５４との間の空隙部５９により、第１層密着金属殻
５４、第２層密着金属殻５８及びはんだ金属殻５６が中
空の薄い金属層を形成するので、はんだボール６０全体
の弾性率がより高まる。
２の効果に加え、弾性体である球体５２と第１層密着金
属殻５４との間の空隙部５９により、第１層密着金属殻
５４、第２層密着金属殻５８及びはんだ金属殻５６が中
空の薄い金属層を形成するので、はんだボール６０全体
の弾性率がより高まる。
【００３４】実施形態例４ 本実施形態例は、第２の発明に係るＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージの実施形態の一例であって、図４（ａ）は本実施形
態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部であるはんだボー
ルの構成を示す断面図であり、図４（ｂ）ははんだボー
ルを構成する小球はんだボールの構成を示す断面図であ
る。本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージは、はんだ
ボール４０の構成を除いて従来のＢＧＡ型ＩＣパッケー
ジ１０と同じ構成を備えている。本実施形態例のはんだ
ボール４０は、図４（ａ）に示すように、小球はんだボ
ール４２を集合してなる球状のはんだボール集合体とし
て構成されていて、小球はんだボール４２は相互に接合
はんだ４３によるはんだ接合により接合している。はん
だボール集合体の直径は、５０μm以上１０００μm以下
に設定することが好ましい。
ージの実施形態の一例であって、図４（ａ）は本実施形
態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部であるはんだボー
ルの構成を示す断面図であり、図４（ｂ）ははんだボー
ルを構成する小球はんだボールの構成を示す断面図であ
る。本実施形態例のＢＧＡ型ＩＣパッケージは、はんだ
ボール４０の構成を除いて従来のＢＧＡ型ＩＣパッケー
ジ１０と同じ構成を備えている。本実施形態例のはんだ
ボール４０は、図４（ａ）に示すように、小球はんだボ
ール４２を集合してなる球状のはんだボール集合体とし
て構成されていて、小球はんだボール４２は相互に接合
はんだ４３によるはんだ接合により接合している。はん
だボール集合体の直径は、５０μm以上１０００μm以下
に設定することが好ましい。
【００３５】小球はんだボール４２は、図４（ｂ）に示
すように、小球はんだボール４２の中心に、２３０℃以
上３００℃以下の温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴ
ム、ポリマ等の有機樹脂で形成された直径１０μmから
３０μm以上の球体４４と、球体４４の全表面にわたり
１μmから２０μm程度の厚さで蒸着された密着金属殻４
６と、更に、その上に設けられた５μmから２０μm程度
の厚さのはんだ金属殻４８とを備えている。小球はんだ
ボール４２は、はんだ金属殻４８が溶融、接合した接合
はんだ４３より相互に接合されている。本実施形態例の
ＢＧＡ型ＩＣパッケージでは、小球はんだボール４２を
多数形成し、それらを金型に入れて加熱し、はんだ金属
殻を溶融、接合させることにより、はんだボール４０を
形成することができる。
すように、小球はんだボール４２の中心に、２３０℃以
上３００℃以下の温度範囲で耐熱性を有するシリコンゴ
ム、ポリマ等の有機樹脂で形成された直径１０μmから
３０μm以上の球体４４と、球体４４の全表面にわたり
１μmから２０μm程度の厚さで蒸着された密着金属殻４
６と、更に、その上に設けられた５μmから２０μm程度
の厚さのはんだ金属殻４８とを備えている。小球はんだ
ボール４２は、はんだ金属殻４８が溶融、接合した接合
はんだ４３より相互に接合されている。本実施形態例の
ＢＧＡ型ＩＣパッケージでは、小球はんだボール４２を
多数形成し、それらを金型に入れて加熱し、はんだ金属
殻を溶融、接合させることにより、はんだボール４０を
形成することができる。
【００３６】本実施形態例では、実施形態例１のはんだ
ボール３０と同様の構成を備える小球はんだボール４２
を用いてはんだボール集合体を形成したが、本発明はこ
れに限られず、実施形態例２のはんだボール５０の構
造、或いは、実施形態例３のはんだボール６０の構造を
小球はんだボールに適用してはんだボール集合体を形成
することができる。この場合にも、小球はんだボール及
びはんだボール集合体の各直径は、前述と同様に設定さ
れる。
ボール３０と同様の構成を備える小球はんだボール４２
を用いてはんだボール集合体を形成したが、本発明はこ
れに限られず、実施形態例２のはんだボール５０の構
造、或いは、実施形態例３のはんだボール６０の構造を
小球はんだボールに適用してはんだボール集合体を形成
することができる。この場合にも、小球はんだボール及
びはんだボール集合体の各直径は、前述と同様に設定さ
れる。
【００３７】
【発明の効果】第１の発明によれば、耐熱性有機物から
なる球体と、球体の球面を被覆したはんだ金属殻とか
ら、ＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボールを構成する
ことにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板との実
装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨張差によ
り発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の高弾性率
により吸収され、はんだボールにクラックが入ったり破
壊したりすることがないので、はんだ接合の信頼性が高
い。更に、耐熱性有機物からなり弾性を有する球体と球
面被覆金属殻との間の空隙部が存在することにより、球
面被覆金属殻とはんだ金属殻とが中空の薄い金属層を形
成するので、はんだボール全体の弾性率がより高まる。
また、第２の発明によれば、耐熱性有機物からなる球体
と、球体の球面を被覆したはんだ金属殻とを備えている
小球はんだボールを集合してなる球状のはんだボール集
合体として、ＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボールを
構成することにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基
板との実装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨
張差により発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の
高弾性率により吸収され、はんだボールにクラックが入
ったり破壊したりすることがないので、はんだ接合の信
頼性が高い。更に、球体と球面被覆金属殻との間の空隙
部の存在により弾性率が更に高まるので、はんだボール
にクラックが入り、或いは、破壊する等の不具合の防止
がより確実になる。
なる球体と、球体の球面を被覆したはんだ金属殻とか
ら、ＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボールを構成する
ことにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基板との実
装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨張差によ
り発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の高弾性率
により吸収され、はんだボールにクラックが入ったり破
壊したりすることがないので、はんだ接合の信頼性が高
い。更に、耐熱性有機物からなり弾性を有する球体と球
面被覆金属殻との間の空隙部が存在することにより、球
面被覆金属殻とはんだ金属殻とが中空の薄い金属層を形
成するので、はんだボール全体の弾性率がより高まる。
また、第２の発明によれば、耐熱性有機物からなる球体
と、球体の球面を被覆したはんだ金属殻とを備えている
小球はんだボールを集合してなる球状のはんだボール集
合体として、ＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだボールを
構成することにより、ＢＧＡ型ＩＣパッケージと実装基
板との実装の際の加熱、及びその後の熱履歴による熱膨
張差により発生した変形応力が、シリコンゴムや樹脂の
高弾性率により吸収され、はんだボールにクラックが入
ったり破壊したりすることがないので、はんだ接合の信
頼性が高い。更に、球体と球面被覆金属殻との間の空隙
部の存在により弾性率が更に高まるので、はんだボール
にクラックが入り、或いは、破壊する等の不具合の防止
がより確実になる。
【図１】実施形態例１のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
【図２】実施形態例２のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
【図３】実施形態例３のＢＧＡ型ＩＣパッケージの要部
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
であるはんだボールの構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は実施形態例４のＢＧＡ型ＩＣパッ
ケージの要部であるはんだボールの構成を示す断面図で
あり、図４（ｂ）ははんだボールを構成する小球はんだ
ボールの構成を示す断面図である。
ケージの要部であるはんだボールの構成を示す断面図で
あり、図４（ｂ）ははんだボールを構成する小球はんだ
ボールの構成を示す断面図である。
【図５】ＢＧＡ型ＩＣパッケージの構成を示す断面図で
ある。
ある。
１０ ＢＧＡ型ＩＣパッケージ １２ ＩＣチップ １４ 樹脂基板 １６ ボンディングワイヤ １８ 封止樹脂 ２０ 実装基板 ３０ 実施形態例１のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール ３２ 球体 ３４ 密着金属殻 ３６ はんだ金属殻 ４０ 実施形態例４のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール ４２ 小球はんだボール ４３ 接合はんだ ４４、５２ 球体 ４６ 密着金属殻 ４８ はんだ金属殻 ５０ 実施形態例２のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール ５４ 第１層密着金属殻 ５６ はんだ金属殻 ５８ 第２層密着金属殻 ５９ 空隙部 ６０ 実施形態例３のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール
ボール ３２ 球体 ３４ 密着金属殻 ３６ はんだ金属殻 ４０ 実施形態例４のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール ４２ 小球はんだボール ４３ 接合はんだ ４４、５２ 球体 ４６ 密着金属殻 ４８ はんだ金属殻 ５０ 実施形態例２のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール ５４ 第１層密着金属殻 ５６ はんだ金属殻 ５８ 第２層密着金属殻 ５９ 空隙部 ６０ 実施形態例３のＢＧＡ型ＩＣパッケージのはんだ
ボール
Claims (15)
- 【請求項１】 ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂
基板と、樹脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイ
ヤを介してＩＣチップの電極と接続されたはんだボール
とを備えるＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、 はんだボールは、耐熱性有機物からなる球体と、球体の
球面を被覆する球面被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被
覆するはんだ金属殻とを備え、 球体と球面被覆金属殻との間に空隙部が形成されている
ことを特徴とするＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項２】 はんだボールの直径は、５０μm以上１
０００μm以下であることを特徴とする請求項１に記載
のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項３】 球面被覆金属殻は、金、銀、銅、パラジ
ウム、及びニッケルのいずれかであることを特徴とする
請求項１又は２に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項４】 球面被覆金属殻は、球体側から順に形成
された銅層及びニッケル層を備えることを特徴とする請
求項１又は２に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項５】 耐熱性有機物は、２３０℃以上３００℃
以下の温度範囲で耐熱性を有することを特徴とする請求
項１から４のいずれか１項に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージ。 - 【請求項６】 耐熱性有機物が耐熱シリコンゴムである
ことを特徴とする請求項５に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケ
ージ。 - 【請求項７】 耐熱性有機物が耐熱性プラスチックであ
ることを特徴とする請求項５に記載のＢＧＡ型ＩＣパッ
ケージ。 - 【請求項８】 ＩＣチップと、ＩＣチップを載せた樹脂
基板と、樹脂基板の下面に設けられ、ボンディングワイ
ヤを介してＩＣチップの電極と接続されたはんだボール
とを備えるＢＧＡ型ＩＣパッケージにおいて、 はんだボールは、耐熱性有機物からなる球体と、球体の
球面を被覆する球面被覆金属殻と、球面被覆金属殻を被
覆するはんだ金属殻とを備えている小球はんだボールを
集合してなる球状のはんだボール集合体であり、 球体と球面被覆金属殻との間に空隙部が形成されている
ことを特徴とするＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項９】 小球はんだボールの直径は、１０μm以
上３０μm以下であることを特徴とする請求項８に記載
のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項１０】 はんだボール集合体の直径は、５０μ
m以上１０００μm以下であることを特徴とする請求項８
又は９に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項１１】 球面被覆金属殻は、球体側から順に形
成された銅層及びニッケル層を備えることを特徴とする
請求項１０に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。 - 【請求項１２】 耐熱性有機物は、２３０℃以上３００
℃以下の温度範囲で耐熱性を有することを特徴とする請
求項８から１１のいずれか１項に記載のＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージ。 - 【請求項１３】 耐熱性有機物が耐熱シリコンゴムであ
ることを特徴とする請求項１２に記載のＢＧＡ型ＩＣパ
ッケージ。 - 【請求項１４】 耐熱性有機物が耐熱性プラスチックで
あることを特徴とする請求項１２に記載のＢＧＡ型ＩＣ
パッケージ。 - 【請求項１５】 球面被覆金属殻が、金、銀、銅、パラ
ジウム、及びニッケルのいずれかであることを特徴とす
る請求項８又は９に記載のＢＧＡ型ＩＣパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22760599A JP3076337B1 (ja) | 1998-12-03 | 1999-08-11 | Ｂｇａ型ｉｃパッケージ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34376498 | 1998-12-03 | ||
| JP10-343764 | 1998-12-03 | ||
| JP22760599A JP3076337B1 (ja) | 1998-12-03 | 1999-08-11 | Ｂｇａ型ｉｃパッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3076337B1 true JP3076337B1 (ja) | 2000-08-14 |
| JP2000228454A JP2000228454A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=26527774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22760599A Expired - Fee Related JP3076337B1 (ja) | 1998-12-03 | 1999-08-11 | Ｂｇａ型ｉｃパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076337B1 (ja) |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP22760599A patent/JP3076337B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000228454A (ja) | 2000-08-15 |
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